改性芳纶纬编增强体复合材料力学性能的研究

为探讨芳纶纬编增强体复合材料的力学性能,以对位芳纶为原料,采用LiCl/无水乙醇溶液对芳纶表面进行改性处理,设计并编织1+1满针罗纹和罗纹空气层2种组织织物增强体,以E-51环氧树脂为基体,应用手糊成型技术制备芳纶纬编增强体平板复合材料。采用YG026D型电子织物强力机对制备的芳纶纬编增强体复合平板材料的经纬向拉伸、弯曲、压缩以及层间剪切性能进行测定。结果显示:经LiCl/无水乙醇络合溶液处理的芳纶纬编增强体复合材料的各项力学性能均有所提高,且经向的各项力学性能优于纬向。在拉伸、弯曲性能方面,罗纹空气层芳纶纬编增强体平板复合材料优于1+1满针罗纹芳纶纬编增强体复合材料。     

芳纶/碳纤维混杂机织复合材料的力学性能研究

分别以芳纶和碳纤维(CF)为经、纬向纱,采用小样织机制备了不同经纬密度的芳纶/CF混杂平纹织物;以环氧树脂为基体,采用真空辅助树脂转移成形方法制备芳纶/CF混杂织物增强复合材料(简称复合材料);分析了复合材料的力学性能。结果表明:在经向纱(简称经纱)、纬向纱(简称纬纱)的纤维种类分别相同时,复合材料的弯曲强度随经向密度增大而增大;以芳纶为经纱时,复合材料的弯曲模量和拉伸模量随着经纱的密度增大而减小,而复合材料的拉伸强度和断裂伸长率随着经纱密度的增大而增大;以CF为经纱时,复合材料的弯曲模量随着经纱密度的增大而增大,且弯曲强度和弯曲模量均高于以芳纶为经纱时的复合材料。     

机织/针织混合铺层对复合材料力学性能的影响

为使纺织复合材料同时具有机织结构复合材料和针织结构复合材料的综合力学性能,通过混合铺层方式制备机织/针织混合结构复合材料。以芳纶机织平纹织物和针织罗纹织物为增强体,以环氧树脂为基体,调整复合材料中增强体的铺层顺序,利用真空辅助成型技术制备四层层压机织/针织混合结构复合材料。通过对复合材料拉伸性能、弯曲性能和冲击性能的测试,分析混合铺层和铺层顺序对芳纶环氧树脂复合材料力学性能的影响。结果表明,混合铺层和铺层顺序对芳纶环氧树脂复合材料的弯曲强度和冲击强度有较大影响,特别是对罗纹结构复合材料纬向弯曲强度和冲击强度的改善。当采用相同铺层方式,罗纹织物为受力面时,机织/针织混合结构复合材料具有较大弯曲强度和冲击强度。     

风电叶片用碳/玻层内混杂VARI成型复合材料结构与性能研究

采用真空辅助树脂灌注成型(VARI)工艺制备碳纤维/玻璃纤维(碳/玻)层内混杂织物的复合材料层合板,系统研究了不同混杂比的层内混杂复合材料的结构与性能。结果表明,随着碳纤维含量的增加,碳/玻层内混杂复合材料的0°拉伸强度逐渐增加而90°拉伸强度稍有下降;0°压缩强度和压缩模量均有上升;弯曲强度稍有降低而弯曲模量逐渐升高;层内剪切强度几乎维持不变;混杂复合材料的储能模量在混杂比达到1∶1时最高,随碳纤维含量继续增加而下降,碳纤维含量的提高也使混杂复合材料的内耗峰明显下降,界面阻尼降低;扫描电子显微镜观察复合材料90°拉伸断裂截面发现,不同混杂比的层内混杂复合材料中环氧树脂对纤维浸润充分,几乎没有观察到纤维拔出与基体的气孔缺陷。     

三维正交机织玄武岩/芳纶混编复合材料的拉伸和剪切性能研究

本文设计和制作了两种混杂模式的三维正交机织玄武岩/芳纶混编复合材料,分别是层间混杂和层内混杂模式。对其拉伸性能和剪切性能进行了测试和分析,结果表明,层内混杂复合材料的拉伸性能和剪切性能比层间混杂复合材料的好,层内混杂复合材料的归一化强度和归一化模量分别比层间混杂复合材料的高22.12%和16.9%,层内混杂复合材料的剪切强度和剪切模量分别比层间混杂复合材料的高19.61%和26.03%;对于层间混杂复合材料,纬向的归一化强度比经向的高4.06%,但厚度方向上纱线的存在和织造工艺中经纱预加张力的影响,使纬向的归一化模量比经向的降低11.44%。     

碳玻混编单向复合材料的性能分析

采用碳纤维质量含量分别为7.4%、10.7%、13.8%的三种碳玻层间混编单向织物制备了纤维增强环氧树脂复合材料,分析了该类材料的力学性能与工艺性能。结果表明:碳玻层间混编复合材料的0°拉伸模量和0°压缩模量均随碳纤维含量的提高而升高,掺入碳纤维后碳玻混杂复合材料的0°拉伸强度比纯玻纤复合材料的有所降低,但随碳纤维含量的增加而升高,碳玻层间混编复合材料的0°压缩强度则没有明显的变化规律;掺入碳纤维后,碳玻层间混编复合材料的90°拉伸强度和模量均有所下降;低碳纤维含量的碳玻层间混编单向织物具有良好的Z向渗透性能。该类新材料未来有望在风电叶片结构减重和成本优化上发挥重要作用。     

混杂纤维复合材料力学性能及其低速冲击性能研究

采用热压成型工艺制备单一碳纤维、碳纤维/玻璃纤维(CF/GF)和碳纤维/Kevlar纤维(CF/KF)均质和非均质混杂增强环氧树脂基复合材料,通过三点弯曲、层间剪切、低速冲击及冲后压缩性能测试,研究纤维组分、混杂结构和混杂比对复合材料力学性能及低速冲击性能的影响。结果表明,单一碳纤维复合材料力学性能最佳,其弯曲模量、弯曲强度和层间剪切强度分别达到66.16 GPa、830.35 MPa和42.73 MPa,而CF/GF混杂结构性能总体优于CF/KF混杂结构,内层混杂结构性能优于外层混杂结构;单一碳纤维复合材料低速冲击性能较差,其冲击损伤凹坑深度最高可达混杂结构的3.5倍,对应的分层阈值为2 723.53 N;CF/KF均质混杂结构的剩余压缩强度最大,而单一碳纤维复合材料则最小,对应数值分别为0.92和0.79。     

芳纶、碳纤维混杂工艺对环氧复合材料拉伸性能的影响

研究了铺层参数及纤维表面处理对芳纶纤维、碳纤维混杂增强环氧复合材料(简称混杂复合材料)纵向拉伸性能的影响。结果表明，该混杂复合材料的纵向拉伸强度均低于混合定律的预测值，表现出明显的混杂负效应。铺层顺序对材料纵向拉伸强度及断裂伸长率有显著影响，界面数越多，纵向拉伸强度和断裂伸长率越大；界面粘接性能的改善可提高混杂复合材料的拉伸强度和断裂伸长率，但对它的弹性模量没有显著影响。     

混杂FRP得合材料单轴拉伸性能研究

为制备优异综合性能的混杂FRP(Fiber Reinforced Plastic/Polymer)复合材料,本文试验研究了芳纶、玄武岩、玻璃纤维与碳纤维混杂复合材料的单轴拉伸力学性能,分析了纤维种类、碳纤维相对体积含量、铺层方式等混杂参数对混杂效应的影响.结果表明,HFRP(Hybrid FRP)复合材料的单轴拉伸弹性模量基本符合混合定律,层间混杂FRP复合材料均表现出良好的混杂效应.当碳纤维铺层在中间时,碳/芳纶/玻璃层间混杂复合材料的混杂效应系数为0.647,混杂效应最优.     

氧化铝增强混杂纤维复合材料传动轴微波固化性能研究

为了提升微波固化成型复合材料传动轴的承载能力,提出了采用混杂纤维作为增强体,氧化铝颗粒增强环氧作为基体的材料增强方法,同时进行微波固化工艺的优化。通过对比平板试样的层间剪切、拉伸以及动态冲击性能,确定最优体积混杂比、氧化铝含量及微波固化参数。在此基础上,通过织物湿法缠绕制备传动轴缩比件,基于轴的弯曲和扭转试验,对比热固化和微波固化的性能差异等。结果表明:(1)利用低功率预热结合高功率固化,可以在保证固化效率的前提下,提高试样的层间剪切强度;(2)随着碳/玻混杂比的增加,在试样层间剪切和面内拉伸性能增加的同时,伴随着冲击韧性的降低;(3)随着氧化铝含量从0增加到30%,试样的层间剪切强度、拉伸强度和模量分别提升了8. 7%、27. 9%和12. 5%,含量进一步增加会造成性能降低;(4)热固化和微波固化得到的复合材料传动轴身管的最大扭矩、弯曲强度/模量性能处于同一水平。     

F-12/碳纤维层间混杂NOL环复合材料研究

本文以ＮＯＬ 环研究了Ｆ－ １２／ 碳纤维混杂复合材料的拉伸性能和剪切性能。试验结果表明,拉伸强度表现出混杂负效应,而剪切强度表现出混杂正效应,两种强度的混杂效应都随混杂比的增大而降低。纤维混杂可以改变材料的破坏模式。     

Mechanical properties of glass fiber/organic fiber mixed–mat reinforced thermoplastic composites

The purpose of this study is to investigate the influence of different types of fibers on the mechanical properties of hybrid composite materials. Long and short glass fibers (GF) and different types of organic fibers, viz. aramid fiber, DuPont Kevlar‐49 (KF), liquid crystalline polymer (LCP), and vinylon (VF) in hybrid composites, were used to reinforced the high density polyethylene (HDPE) matrix. The long fiber hybrid composites were prepared in a “fiber separating and flying machine,” while the short fiber hybrid composites were prepared in an “elastic extruder.” The total amount of fibers used in both long and short fiber hybrid composites was fixed at 20 vol%. The influence of fiber content, length, and mixing ratio on mechanical properties, such as tensile, bending, Izod and high rate impact strength, as well as viscoelastic propertics in the solid state, was studied. Fracture surfaces of the materials were also examined using a scanning electron microscopy.     

玻璃纤维/芳纶纤维混杂增强酚醛泡沫的研究

利用玻璃纤维和芳纶纤维的混杂纤维增强酚醛泡沫,考察了玻璃纤维和芳纶纤维的混杂比对酚醛泡沫的压缩强度、弯曲强度和冲击强度的影响。结果表明,玻璃纤维能够大幅提高酚醛泡沫的压缩强度,且在混杂纤维增强的酚醛泡沫中,压缩强度随着玻璃纤维所占的比重的增加而增大;芳纶纤维能够大幅提高酚醛泡沫的冲击强度,且在混杂纤维增强的酚醛泡沫中,冲击强度随着芳纶纤维所占的比重的增加而增大;玻璃纤维和芳纶纤维均可提高酚醛泡沫的弯曲强度,但当二者以1∶1（质量比,下同）的比例混杂增强酚醛泡沫时,复合酚醛泡沫的弯曲强度达到最大,此时出现了两种纤维最优的混杂协同效应。     

不同增强方式下泡沫夹芯复合材料三点弯曲性能研究

研究了缝合及加强筋增强方式下泡沫夹芯复合材料的三点弯曲性能.采用万能试验机分别进行了缝合与未缝合碳纤维、玻璃纤维、玻碳混杂纤维泡沫夹芯复合材料的三点弯曲实验,分别得出各自的载荷-挠度曲线,再引入加强筋的方式进一步研究缝合碳纤维泡沫夹芯复合材料的弯曲性能.结果表明,玻碳混杂纤维泡沫夹芯复合材料较玻璃纤维泡沫夹心复合材料性...     

等离子体处理对芳纶针织物复合材料性能的影响

将芳纶织成纬平针织物,再进行等离子体处理;将未处理及处理的芳纶纬平针织物与E44环氧树脂复合制成芳纶针织物复合材料,测试了复合材料的抗拉强度和抗压强度,结果显示:相比处理前,经等离子体处理过的复合材料的经向抗拉强度和纬向抗拉强度分别提高了49%和33%;经向抗压强度和纬向抗压强度分别提高了40%和39%;经向的抗拉强度和抗压强度均大于纬向的。     

Hybrid effect on mechanical properties of M40‐T300 carbon fiber reinforced Bisphenol A Dicyanate ester composites

Interply and intraply hybrid composites based on Bisphenol A Dicyanate ester (BADCy), high strength carbon fibers T300, and high modulus carbon fibers M40 were prepared by monofilament dip‐winding and press molding technique. The tensile, flexural, interlaminar shear properties and SEM analysis of the hybrid composites with different fiber content and fiber arrangement were investigated. The results indicated that the mechanical properties of intraply hybrid composites were mainly determined by fiber volume contents. When the ratio of fiber volume content was close to 1:1, the intraply hybrid composites possessed lowest tensile and flexural strength. The mechanical properties of interply hybrid composite mainly depended on the fiber arrangement, instead of the fiber volume contents. The hybrid composites using T300 fiber layout as outside layer possessed high flexural strength and low flexural modulus, which was close to that of T300/BADCy composites. The hybrid composites ([(M40)_x/(T300)_y]_S) using M40 fiber layout as outside layer and T300 fibers in the mid‐plane had high flexural modulus and interlaminar shear strength. POLYM. COMPOS., 2010. © 2010 Society of Plastics Engineers     

芳纶针织物复合材料力学性能研究

为探究芳纶针织物复合材料的力学性能,用电子织物强力机对平板硫化机制得的芳纶针织物复合材料进行拉伸、弯曲、压缩性能测试,结果表明:芳纶针织物增强复合材料为非脆性破坏;经硅烷偶联剂处理有效地提高了芳纶针织物增强复合材料的抗拉、抗弯、抗压强度;罗纹空气层组织的抗拉、抗弯及抗压性能优于满针罗纹组织。     

芳纶包覆碳纤维增强环氧树脂的轴向压缩性能研究

采用缠绕法制备了芳纶长丝包覆碳纤维束,利用真空辅助树脂转移成型法制备了包覆碳纤维增强环氧树脂.通过电子万能试验机测试了复合材料的轴向压缩性能,研究了长丝缠绕方式、包覆密度和碳纤维束的数量对试样压缩强度及破坏模式的影响.结果表明,芳纶包覆能够提升碳纤维复合材料的压缩强度,随着芳纶长丝包覆密度的增加,压缩强度逐渐增加;相比...